摘 要：建構(gòu)彈性碰撞模型的深度教學(xué)，首先是以教師深度的教為前提，教師要清楚教材編排的意圖、研究碰撞類型問題的高考考查要求、研究學(xué)生現(xiàn)有解決碰撞問題的基礎(chǔ)及其想要達到的學(xué)習(xí)效果；其次是以學(xué)生深度的學(xué)為根本，是以會解答碰撞類問題為目標(biāo)導(dǎo)向，學(xué)生需要深度學(xué)習(xí)碰撞基礎(chǔ)知識、領(lǐng)悟碰撞特征、正確建構(gòu)碰撞基礎(chǔ)模型以及學(xué)會彈性碰撞的拓展應(yīng)用，最終實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的深度輸出.

關(guān)鍵詞：建構(gòu)模型；彈性碰撞；深度教學(xué)

中圖分類號：G632 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）24-0074-03

收稿日期：2023-05-25

作者簡介：霍良平（1980.4-），男，本科，高級教師，從事高中物理教學(xué)研究.

深度教學(xué)是教師、學(xué)生、教材在課堂中的深度作用、融合過程.課堂教學(xué)中，教師是智者，在深度掌握學(xué)情（誰要學(xué)）、深度整合教學(xué)內(nèi)容（學(xué)什么）、深度教學(xué)目標(biāo)（預(yù)期效果）以及深度研究高考（解答問題）的基礎(chǔ)上，主導(dǎo)學(xué)生以目標(biāo)為導(dǎo)向、任務(wù)為驅(qū)動、知識為基礎(chǔ)、會用為要求、提升為發(fā)展，實現(xiàn)學(xué)生以需要解決什么問題為目標(biāo)導(dǎo)向，深度學(xué)習(xí)物理知識，深度悟透物理原理，深度歸納應(yīng)用拓展.通過教師的深度輸入，贏得學(xué)生的深度輸出.本文以彈性碰撞模型的建構(gòu)與應(yīng)用為例，感悟踐行深度教學(xué).

1 強化教師主導(dǎo)作用，誘發(fā)課堂教學(xué)深度輸入

以能解決生活中的碰撞類問題為目標(biāo)導(dǎo)向，深度挖掘彈性碰撞模型教學(xué)，突出模型的基礎(chǔ)性、規(guī)范性、學(xué)科性、生成性和應(yīng)用性，預(yù)判、誘發(fā)、糾正學(xué)生在彈性碰撞模型構(gòu)建中的錯誤點和疑難點，深度輸入開啟深度教學(xué)^［1］.

演示實驗一：以牛頓擺為素材，引導(dǎo)學(xué)生改變不同的實驗方案、觀察不同的實驗現(xiàn)象，誘發(fā)學(xué)生求知欲.

師：比如體育運動項目：臺球、飛碟射擊.生活中的交通事故：兩輛汽車發(fā)生對碰、兩輛汽車發(fā)生追尾，它們都是生活中的碰撞，今天我們來學(xué)習(xí)碰撞的基礎(chǔ)知識，并用之解決生活中的碰撞問題.

建構(gòu)彈性碰撞基礎(chǔ)模型 一個運動的小球與一個靜止的小球在光滑的水平面上發(fā)生對心彈性碰撞.

對碰撞模型的認(rèn)識誤區(qū) 碰撞瞬間完成，碰撞是一個狀態(tài)，不是一個過程.

視頻一：一個運動的臺球與一個靜止的臺球發(fā)生對心碰撞.

師：同學(xué)們觀察臺球碰撞完成的快慢程度以及碰撞位置的變化情況？

生：兩個臺球的碰撞瞬間就完成了，臺球的碰撞幾乎在原位置就完成了.

師：同學(xué)們聽到什么？

生：聽到臺球碰撞的撞擊聲，而且聲音很強烈

師：同學(xué)們談?wù)勀銓ε鲎驳目偨Y(jié)？

生：兩個臺球的碰撞瞬間就完成，但是碰撞很劇烈.

對碰撞模型的認(rèn)知難點 發(fā)生彈性碰撞兩個臺球的形變很微弱，同學(xué)很難感知到形變.

師：兩個臺球的碰撞很劇烈，說明碰撞力很大，小球一定會發(fā)生形變，但是形變太小、太快，我們來不及觀察到，你能設(shè)計一個方案，實現(xiàn)對形變過程的觀察和分析嗎？

設(shè)置物理情境：物體B的左側(cè)固定一輕質(zhì)彈簧，靜止在光滑水平面上，物體A以速度v₀與物體B發(fā)生正碰，如圖1所示.

引導(dǎo)學(xué)生完成理論推理、分析并歸納出彈性碰撞模型的特征，如表1.

碰撞特點：碰撞完成需要經(jīng)歷兩物體的壓縮和分離過程，即碰撞是一個過程，但碰撞過程時間很短，碰撞劇烈，作用力很大^［2］.

對碰撞模型的認(rèn)知易錯點 兩物體發(fā)生彈性碰撞分離時，兩物體的速度一定相反.

理論推導(dǎo)：

質(zhì)量為m₁的小球A以速度v₀與靜止的質(zhì)量為m₂的小球B兩球在光滑的水平面上發(fā)生彈性對心碰撞，求碰后A、B兩球的速度分別為多少？

說明：兩個物體運動方向相反只是實現(xiàn)分離的一種情況.

2 落實學(xué)生主體地位，確保課堂教學(xué)深度輸出

學(xué)生經(jīng)歷碰撞基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)過程，歸納出彈性碰撞的特點以及特征，從彈性碰撞類基礎(chǔ)性問題的模仿處理入手，逐步拓展應(yīng)用，嘗試完成復(fù)雜的碰撞問題，甚至是創(chuàng)新、陌生情境下的碰撞問題，全面提升碰撞問題的理論水平，實現(xiàn)課堂深度輸出^［3］.

2.1 模仿應(yīng)用

學(xué)生能準(zhǔn)確運用動量守恒以及動能守恒解決基礎(chǔ)性的彈性碰撞問題.

例1 如圖2所示，在光滑的水平面上，質(zhì)量為m₁的小球A以速率v₀向右運動，O點處有一質(zhì)量為m₂的小球B處于靜止?fàn)顟B(tài)．小球A與小球B發(fā)生正碰后均向右運動，小球B被Q處的墻壁彈回后與小球A在P點相遇，PQ＝1.5PO.若小球間的碰撞及小球與墻壁間的碰撞都是彈性碰撞且碰撞時間極短，則兩小球的質(zhì)量之比m₁∶m₂為______.

學(xué)生模仿應(yīng)用彈性碰撞的兩個守恒定律，完成計算m₁∶m₂=3∶12.2 理解應(yīng)用

通過對比分析彈性碰撞和非彈性碰撞，進一步加深對彈性碰撞的認(rèn)識與理解.

以圖1情境為例，同學(xué)們嘗試分析，在物體A和B碰撞的壓縮過程，若在彈簧壓縮量達最大時，將彈簧鎖定或彈簧發(fā)生了范性形變，即物體A和B無法實現(xiàn)分離過程，A、B兩物體的碰撞還是彈性碰撞嗎？

壓縮過程中，A、B系統(tǒng)不受外力，滿足動量守恒，減少的動能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能或內(nèi)能，動能不守恒.且彈性勢能或內(nèi)能無法再轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的動能，即不屬于彈性碰撞.物理學(xué)中將系統(tǒng)動能減少最大的碰撞叫完全非彈性碰撞.

結(jié)論：發(fā)生彈性碰撞的兩個物體，必然要經(jīng)歷壓縮過程和分離過程，且在分離的過程中，將壓縮階段累積的勢能全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的動能.

2.3 創(chuàng)新應(yīng)用

模型舍去了原型的一些次要的細(xì)節(jié)、非本質(zhì)的聯(lián)系，以簡化和理想化的形式再現(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)、功能和聯(lián)系，是連接理論和應(yīng)用的橋梁.模型學(xué)習(xí)后的深度輸出主要表現(xiàn)為學(xué)生能在陌生的碰撞情境中，分析、判斷、運用彈性碰撞基礎(chǔ)模型知識，正確處理復(fù)雜的實際問題^［4］，如例2.

例2 如圖3所示，一質(zhì)量為M的滑塊放置在光滑水平面上，滑塊的一側(cè)是一個四分之一圓弧EF，圓弧半徑為R=1 m，E點切線水平，另有一質(zhì)量為m的小球以初速度v₀從E點沖上滑塊，若小球剛好沒有躍出圓弧的上端，已知M=4 m，重力加速度g=10 m/s²，不計一切摩擦，求小球的初速度v₀以及小球再次回到水平面時的速度？

2.4 綜合應(yīng)用

碰撞類情境問題種類繁雜，但碰撞基礎(chǔ)模型知識是一樣的，學(xué)生學(xué)習(xí)的深度輸出就表現(xiàn)為：能否正確運用碰撞的特點、特征處理不同物理碰撞情境問題，能否靈活運用碰撞模型基礎(chǔ)知識準(zhǔn)確解答綜合類碰撞問題，如例3.

例3 如圖4所示，光滑的水平桿上套有一質(zhì)量為1 kg、可沿桿自由滑動的滑塊，滑塊下方通過一根長為1 m的輕繩懸掛著質(zhì)量為0.99 kg的木塊.開始時滑塊和木塊均靜止，現(xiàn)有質(zhì)量為10 g的子彈以500 m/s的水平速度擊中木塊并留在其中，重力加速度g＝10 m/s²，求木塊能上升的最大高度以及再次回到最低位置時的速度？

課堂為教學(xué)的輸入與輸出提供舞臺，教師要合理利用舞臺導(dǎo)演“深度課堂”這部戲，做好基礎(chǔ)知識內(nèi)涵式深度備課是前提，讓學(xué)生清晰課堂任務(wù)目標(biāo)是關(guān)鍵，引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生領(lǐng)悟知識、熟練運用知識處理學(xué)科情境化問題是重點，實現(xiàn)學(xué)生深度輸出是目標(biāo).以教師深度的教為入，學(xué)生深度的學(xué)為出，實現(xiàn)深度課堂.

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）［M］.北京：人民教育出版社，2018.

［2］ 胡衛(wèi)平，孫枝蓮，劉建偉.物理課程與教學(xué)論研究［M］.北京：高等教育出版社，2007.

［3］ 蔡鉗，陳信余.從思維發(fā)展的角度談物理建模方法［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2019（07）：38-41.

［4］ 李春來.在問題解決中通過深度學(xué)習(xí)發(fā)展物理觀念［J］.物理教師，2019（04）：16-18.

［責(zé)任編輯：李 璟］